应用地球学_8地气.ppt
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1、勘查地球化学,第六章地气测量方法,定义及机理气体和地气测量法研究历史和现状工作方法简介,勘查地球化学,第六章地气测量方法第一节定义与机理,什么是地气即地气的定义什么是地气异常异常和地气法 地气法的特点,勘查地球化学,第六章地气测量方法第一节定义与机理,什么是地气? 地气是指由下地壳和上地幔的脱气作用产生的气体在各种地质营力如温度差、压力差、浓度差等作用下,不断由地球深部向地表迁移所形成的气体流 (又称地气流)。其组成主要为N2、O2、CH4、Ar、CO2、Hg、He、H2等气体,勘查地球化学,第六章地气测量方法第一节定义与机理,对地气和地气流的组成,80年代瑞典科学家进行了大量研究。他们通过观
2、测不同矿床钻孔中地气流及其组成,发现:1、钻孔深部存在地气流,其组成主要为N2(80%左右)、O2(10%左右)、CH4变化相对较大(115%)、Ar及其他气体约占1%;2、不同矿床、不同钻孔中均存在地气流且组成非常接近,说明地气流的存在是普遍现象;,勘查地球化学,第六章地气测量方法第一节定义与机理,3、不同时间观测,气体组成相近,说明随时间变化较小,比较稳定。 搞清地气概念需理解两点:(1)地气的来源;(2)地气的运移机制。,第六章地气测量方法第一节 定义与机理,勘查地球化学,第六章地气测量方法第一节 定义与机理,1、地气异常的形成在地气流由地球深部向地表迁移过程中,当穿过矿体或矿带时,载入
3、矿体或矿带周围的纳米级金属微粒(粒径一般在10-710-10米之间),在覆盖层和近地表的大气中形成金属元素异常。这些金属微粒异常可以反映地下隐伏矿体的存在,它们不是地表岩石和土壤的反映,而是深部信息的反映。地气异常形成过程中,地气仅作为一种载体。,勘查地球化学,第六章地气测量方法第一节 定义与机理,2、什么是地气法地气法是指通过各种化探技术方法捕集、分析测试覆盖层中由地气流带来的纳米金属微粒,并用来寻找隐伏矿的一种化探方法。,勘查地球化学,第六章地气测量方法第一节 定义与机理,形成地气异常条件:(1)地气流,载体;(2)与矿床有关的纳米级金属微粒。,勘查地球化学,第六章地气测量方法第一节 定义
4、与机理,形成地气异常条件:1、地气流,载体;2、与矿床有关的纳米级金属微粒。 地气流的存在和特性前面已经简单介绍,但要理解纳米金属微粒的为什么会随地气流迁移还需了解纳米金属微粒的特性。因为,从常识上讲,固态的金属微粒作长距离迁移是很难让人理解的。因此,有必要首先了解什么是纳米科学和纳米物质的特性:,勘查地球化学,第六章地气测量方法第一节 定义与机理,纳米科学: 纳米科学诞生于90年代,是研究粒度为0.1100nm(1nm=10-9m)物质的分子和原子现象及其性质,目前已成为材料科学、物理学和化学等学科的前沿热点。,勘查地球化学,第六章地气测量方法第一节 定义与机理,从分形科学上讲,物质世界的是
5、连续分布的(无穷大无穷小). 可是过去由于手段所限,人类对物质的认识仅限于宏观(Macroscopy)和(microscopy)微观两个层次,对处在宏观和微观物质中间的过渡区域内(纳米科学称之为介观-Mesoscopy)的物质尚未认识,纳米科学的诞生使人类对物质世界的认识趋于完善。,勘查地球化学,第六章地气测量方法第一节 定义与机理,纳米物质的物理化学特性: 当某种物质细达纳米级时, 该物质的物理化学特性便发生显著的变化, 与同种物质的块状体相比, 这些变化通常表现在燃点、溶点和沸点的降低, 金属物质的颜色通常变黑, 溶解度增高, 表面活性增强, 迁移活动能力增大, 化学反应加快。由于纳米颗粒
6、具有非常大的比表面积,非常强的吸附能力和极高的扩散速度,导致纳米固态物质具有长距离迁移能力。,勘查地球化学,第六章地气测量方法第一节 定义与机理,纳米物质在水中迁移:按斯托克沉降公式, 40nm粒径、比重为2.7的物质, 在静止水中沉降速率为1cm/3个月。过去人们认为, 水中物质除颗粒(大于450nm)外主要以溶解形式迁移。因此,对那些溶解度极小、化学惰性大的元素在水或矿床中的异常行为常常困惑不解, 而从纳米物质性质来看, 这种现象很容易得到解释。由于纳米物质能以固态形式迁移, 例如纳米固态ZnS在水中含量是溶解于水的ZnS含量的五亿倍, 所以纳米固态物质迁移可能是比溶解形式(离子)迁移更为
7、广泛的迁移形式(姜泽春, 1995)。,勘查地球化学,第六章地气测量方法第一节 定义与机理,纳米物质随气体迁移:纳米物质由上升的热气流带到地球上空随大气环流迁移到远方, 如非洲沙漠的含磷物质可被气流带到南美, 随雨水降到巴西森林地带。 特别是由于纳米物质具有“类气体”性质,迁移能力极强,因此,可以通过测定天然纳米金属物质场来勘查金属矿产, 尤其是寻找隐伏矿藏。纳米科学成为解释地气异常形成的理论基础。,勘查地球化学,第六章地气测量方法第一节 定义与机理,理解地气法要点:什么是地气、地气异常的形成机理、地气法是一种方法。地气法简单归纳如下:来自地球脱气作用产生的地气流向地表迁移过程中,通过矿体或矿
8、带时,载入与矿化体有关的纳米金属微粒,在地表覆盖层或近地表大气中形成金属元素异常,采用各种手段发现这些元素异常的地球化学方法称为地气法。,勘查地球化学,第六章地气测量方法第一节 定义与机理,理解地气法要点:什么是地气、地气异常的形成机理、地气法是一种方法。地气法简单归纳如下:来自地球脱气作用产生的地气流向地表迁移过程中,通过矿体或矿带时,载入与矿化体有关的纳米金属微粒,在地表覆盖层或近地表大气中形成金属元素异常,采用各种手段发现这些元素异常的地球化学方法称为地气法。,勘查地球化学,第六章地气测量方法第一节 定义与机理,3、地气法特点(1) 地气法不同与物探和其它气体测量方法,它是一种直接的找矿
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